Фолсом - Происхождение жизни - 1982 (947300), страница 11
Текст из файла (страница 11)
'сотни, э том числе «биологические> Жирные кислая>и: эсе виды, содержащие от Ст> до Сге Уелеесдороди. сложная смесь Асан«исжие огне«анин~ урзцпл, цитозин, тимин, аденнн, гуанин, ксавтип, гипоксактин, триазины Другие мали« среанические соединения, 'мочеэииа и ее произзод ные, гуанидин и его произаодиые, моно. и дикарбононые кислоты Полимер химическая эволюция 7$ поспособных промежуточных соединений и малых органических соединений, образуюгцнхся в экспериментах по реконструкции первобытпьы условий.
Глубоко и подробно изучая небнологнческий (модельный) синтез аминокислот, группа Миллера из Ла Холлы и группа Лоулесса нз исследовательского центра НАСА в Эймсе обнаружили, что в ходе синтеза образуютсн все возможные виды аминокислот. В состав синтезированных аминокислот входит равные количества зеркально отображаемых 1- и Р-форм, а также большинство «биологических» аминокислот. Итак, проведенные эксперименты подтверждают идею химической эволюции — представления, согласно которому все малые органические молекулы, обычно используемые в биологических пропессах, образуются нз более простых компонентов при воздействии на них различных видов энергии.
Какова дальнейшая судьба новосиптезированных органических веществ, появившихся на первобытной Земле? Некоторые летучие вещества, такие, как НСЯ и формальдегид, остались по большей части в атмосфере и в частично растворенном состоянии в водоемах. Другие, в том числе аминокислоты и азотистые основания, в основном растворились в водоемах. Углеводороды н жирные кислоты с длинной цепью плавали на поверхности воды в виде пленки. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца и других видов энергии наряду с синтезом органических соединений происходило также их разрушение, Это привело к станцпонарному состоянию — переходу компонентов из газовой смеси в органические соединения н обратно: Скорость образования И + СО+ 1Ч»+ Н О -' Органические СкоРость Разртзавнна соедннепня Скорости обеих реакций зависят от притока энергии, Вычисления, проведенные для определения количества аминокислот, растворенных в водоеме в стационарном состоянии, дают очень низкие значения — порядка 70 миллионных долей грамма на литр двя любой из аминокислот.
Такой водоем, конечно, не может быть «органическим бульоном», богатым низкомолекулярнымн предшественни- 72 ГЛАВА» яами, способным к взрывоподобпому рывку, обеспечивающему развитие я«изпи. Скорее зто пеобыкковепно разбавленное «сусло», содержащее органические содипения п немного ионов металлов. По-видимому, некоторая часть присутствовавших там полимерных веществ опускалась на дио мелководья, а поверхность сплошь покрывалась тончайшим маслянистым налетом. Казалось бы, ничтожная конпеитрация органических соединений в водоеме является непреодолимой преградой па пути к возникновению жизни, поскольку для болыпинства биологических процессов необходима более концентрированная среда, чем наш гипотетический водоем.
Однако, как мы увидим в гл. 7, благодаря многочисленным процессам возникновение жизни все же возможно в аналогических нишах, подобных рассматриваемому нами водоему. Варкалось. Хливкие шерики Пырялись ио каве, И крюкотали велюки, Как мюмвики в мове.
Льюис Кэрролл ' Понятие «жизнь» очень трудно целиком и полностью определить; с какой бы стороны мы ни пытались к нему подойти, всегда остается ощущение, что оно ускользает от нас. Можно последовать феноменологическому подходу и составить список свойств живого: живое существо движется, ему присущи функции выделения, питания и метаболизма, оно растет, воспроизводит себе подобных и т. д. Трудность, с которой сталкиваются при использовании этого подхода, состоят в том, что из подобного списка всегда найдутся исключения, ставящие под угрозу само определение.
Такое определение — в виде произвольного списка свойств — вряд лн является фундаментальным. Например, в случае вируса, растущего кристалла, бактериальной споры или сложной, обладающей искусственным разумом вычислительной машины оно оказывается неудовлетворитечьным. Оригинальный и успешный подход к проблеме определения жизни был разработан Онзагером н Ыоровицем, и мы будем ему следовать.
Одно из основных затруднений в определении яеизни состоит в том, что мы настолько близки к живой природе и сами в какой-то степени принадлежим к ней, что существенные черты жизни оказываются скрытыми за массой второстепенных подробностей. Н действительности же, если мысленно выйти ва пределы нашей сине-зеленой планеты и взглянуть на нее со счороны, то главной и единственной нитью, связывающей друг с другом все живые системы, окажется экологическое равновесие. Жизнь — это экологическое свойство, она лишь на короткий миг проявляется как свойство индивидуума, Экологические процессы отражают единство разнообразных сложных биологических систем, непрерывно вступающих друг с другом в самые различные, чрезвычавно сложные взаимоотношения; нх объединяет общая тенденция: как можно полнее использовать то, что окружающая среда предоставляет им в виде сырья и энергии.
Эколшп- ' Перевод С. Я. Мар1пака. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ 75 ческий подход к определению живого позволяет нам, устранив частности, выявить главное. Сформулируем и затем проанализируем определение жизни, данное Онзагером и Моровицем. Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции бноэлементов в водной среде, движимой в конечном счете энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности. Правда, из этого определения никак не следует уникальность человека, но обладает ли он ею на самом деле? Подобное определение имеет ряд важных преимуществ, поскольку каждое его положение может быть подвергнуто экспериментальной проверке. Оно основывается на недавно сформулированной в биологической науке общей теории, согласно которой поток энергии, текущий через систему, стремится организовать, усложнить ее.
Это определение экологическое, оно ориентировано на систему в целом — циркуляция биоэлементов не может осуществляться без участия первичных продуцентов, консументов и деструкторов. Экологическое единство есть сумма всевозможных действий, производимых растениями, животными и микроорганизмами. Что произошло бы, если с нашей планеты по волшебству исчезли все растения? Очень скоро в атмосфере не осталось бы свободного кислорода, озоновый экран был бы уничтожен, и большинство живых существ, если не все, перестали бы существовать. Если бы исчезли все микроорганизмы, остановился бы возврат биоэлементов в их природные циклы: ничто не могло бы распадаться и тем самым обеспечивать поддержку последующим поколениям.
?бы все зависим друг от друга. Теперь, приняв приведенное выше определение жизни, мы можем по-новому, более точно сформулировать вопрос «Как возникла жизнь?», а именно: Как возникла сопряженная циркуляция бноэлементов в водной среде, движимая в конечном счете энергией излучения по пути увеличения сложности? Прел<де всего более подробного анализа требует понятие «биоэлементы».
К бноэлементам относятся углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (СНЫОРЯ). По- 76 глава е чему именно этн, а не другие? Почему основой жпзпп не стал кремний, а основои дыхания — фтор? Все бноэлемепты присутствуют в космосе в достаточном количестве, и каждый из ннх незаменим для той функции. которую он выполняет. Эти элементы, за исключением, может быть, фосфора, представляли собой газы и изначально были той формой вещества, на которую воздействовала энергия излучения в первую очередь. Все, что было в наличии — С, П, г!, О и Я в виде газов,— должно было реагировать, где и как только возможно, и поэтому мы такие, какие мы есть. Нет никаких оснований ожидать чего- либо иного для любой другой планеты земных размеров, находящейся в соответствующей области температур относительно своей звезды.
Почему не кремний? Потому, что этот элемент все время участвует в построении кристаллических пород. Кремний пе имеет газообразной формы, на которую могла бы воздействовать энергия излучения. Какой бы организм мы яи аналнзировалн, результат всегда будет одним и тем же: более 90«!о его массы составляют биоэлементы СНХОРЯ. Обязательное наличие водной среды — другое непременное и повсеместное биологическое свойство живого.
Те биологические системы, в которых жизненные процессы замерли, такие, как споры бактерий,и водорослей или яйца рачка Аг~етса, пе функционирузот и содержат мало воды. Все функционирующие системы состоят в основном из воды. Биохимические реакции протекают в воде, поскольку большинство органических соединений нз биологического подмножества водорастворимы. Те органические соединения, которые были летучими, рассеивались в атмосфере, где реагировали и распадались под действием энергии излучения. Те же, которые не растворялись в воде, погружались на дпо водоемов и не участвовали в дальнейших взаимодействиях. В водном растворе оставались преимущественно водорастворпмые органические вещества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
